DE3513007A1

DE3513007A1 - Method and arrangement for the automatic control of a crane

Info

Publication number: DE3513007A1
Application number: DE19853513007
Authority: DE
Inventors: Katsumi Fuchu Tokio/Tokyo Kawano; Shoji Kawasaki Kanagawa Miyamoto; Hiroaki Hikari Yamaguchi Yabu; Seiji Yokohama Kanagawa Yasunobu
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1985-12-19
Also published as: DE3513007C2

Abstract

The invention relates to a method and an arrangement for the automatic control of a crane with a trolley and a rope hanging down from the trolley. According to the invention, a parameter, for example the speed or acceleration representing the control result of the trolley system, and a parameter such as the pendulum angle or the angular velocity of the pendulum motion, which are the control result of the rope system, are measured and calculated. The control result is estimated or precalculated if a control command value is changed on the basis of these computational results so that a desired or optimum control command value is determined on the basis of the estimated result. This permits automatic, stable and rapid control of the crane in a manner not possible hitherto. A further feature of the invention consists in the fact that the parameters or the estimated results are determined and calculated as evaluation values, as a result of which the arrangement continues to be operated with increased efficiency and stability. In further embodiments of the invention, the length of the rope is controlled by the travelling state of the trolley and the pendulous state of the rope fulfilling a predetermined relationship. In one embodiment, the balanced pendulous state, in which the rope length does not affect the dynamic behaviour of the rope system, while the trolley accelerates or ... Original abstract incomplete. <IMAGE>

Description

VERFAHREN UND ANORDNUNG ZUR AUTOMATISCHEN STEUERUNGPROCEDURE AND ARRANGEMENT FOR AUTOMATIC CONTROL

EINES KRANS Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur automatischen Steuerung eines Krans zum Transport von Lasten in Häfen oder dergleichen. OF A CRANE The invention relates to a method and a Arrangement for the automatic control of a crane for the transport of loads in ports or similar.

Stand der Technik und Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung eines Krans, Fig. 2 im Diagramm den Geschwindigkeitsverlauf bei einer bekannten Anordnung zur automatischen Steuerung eines Krans, Fig. 3 das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 4 und 5 Diagramme zur Erläuterung der Berechnung von Gewichtungs- oder Bewertungswerten, Fig. 6 ein Fließbild zur Erläuterung der Verarbeitung, Fig. 7 das Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung des Vorgehens zur Berechnung der Bewertungswerte, Fig. 9 ein Phasendiagramm zur Erläuterung des Prinzips zum Anhalten der Pendelbewegung, Fig. 10 im Diagramm das Prinzip der Berechnung der Rest-Pendelbewegung, Fig. 11 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zum automatischen Betreiben und Steuern des Krans nach einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 12 im Diagramm die Form einer unterteilten Funktion, Fig. 13 ein Fließbild zur Erläuterung des Verarbeitungsablaufs, Fig. 14 ein schematisches Modelldiagramm eines Krans, für den sich die vorliegende Erfindung eignet, Fig. 15 das Diagramm der Laufkatzengeschwindigkeit, Fig. 16 ein Phasendiagramm der Winkelgeschwindigkeit und des Pendelwinkels des Seils, Fig. 17 das Diagramm einer unterteilten Funktion, die zur Ermittlung der Bewertunaswerte verwendet wird, Fig. 18 das Blockschaltbild einer Anordnung zum automatischen Betreiben und Steuern eines Krans, Fig. 19 ein Fließbild zur Erläuterung des Vorgehens beim Auf- oder Abwickeln des Seils gemäß der Erfindung, Fig. 20 ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung zur Unterdrückung der Pendelbewegung des Seils und Fig. 21 ein Fließbild zur Erläuterung der Steuerung der Länge des Seils gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.The prior art and the invention are explained with reference to the drawing. They show: FIG. 1 the schematic representation of a crane, FIG. 2 the diagram Speed curve in a known arrangement for automatic control of a crane, FIG. 3 shows the block diagram of a first exemplary embodiment of the invention Arrangement, Fig. 4 and 5 are diagrams to explain the calculation of weighting or evaluation values, FIG. 6 a flow chart for explaining the processing, FIG. 7 the block diagram of a second embodiment of the arrangement according to the invention, 8 shows a diagram to explain the procedure for calculating the evaluation values, 9 shows a phase diagram to explain the principle for stopping the pendulum movement, Fig. 10 shows the principle of calculating the residual pendulum movement in the diagram, FIG. 11 shows the block diagram a device for automatically operating and controlling the crane according to one embodiment of the invention, FIG. 12 shows the form of a subdivided function in a diagram, FIG. 13 a flow chart to explain the processing sequence, FIG. 14 a schematic Model diagram of a crane for which the present invention is suitable, Fig. 15 shows the diagram of the trolley speed, FIG. 16 shows a phase diagram of the angular speed and the pendulum angle of the rope, Fig. 17 the diagram of a subdivided function, which is used to determine the evaluation values, FIG. 18 shows the block diagram an arrangement for automatically operating and controlling a crane, FIG Flow sheet to explain the procedure for winding or unwinding the rope according to of the invention, FIG. 20 is a diagram for explaining the principle of the invention Suppression of the pendulum movement of the rope and FIG. 21 is a flow chart for explanation the control of the length of the rope according to the method according to the invention.

Mit dem Begriff "Kran" ist im folgenden ein Kran der in Fig. 1 gezeigten Art gemeint, nämlich ein Kran, bei dem eine Laufkatze 11 auf einer horizontalen Ebene beweglich ist und ein Seil 12 von der Laufkatze 11 mit der daran befestigten Last 13 herabhängt, wobei das Seil eingezogen und abgelassen wird.The term "crane" is used hereinafter to refer to a crane as shown in FIG. 1 Kind of meant, namely a crane in which a trolley 11 on a horizontal Level is movable and a rope 12 from the trolley 11 with the attached Load 13 hangs down, the rope being drawn in and lowered.

Der in Fig. 1 schematisch gezeigte Kran wird automatisch so betrieben daß: (1) die Laufkatze 11 innerhalb einer möglichst kurzen Zeitspanne zum Bestimmungsort bewegt wird und (2) der Kran so gesteuert wird, daß die Last 13 am Bestimmungsort aufhört zu schwingen.The crane shown schematically in Fig. 1 is operated automatically in this way that: (1) the trolley 11 to the destination in the shortest possible time is moved and (2) the crane is controlled so that the load 13 is at the destination stops vibrating.

Im Prinzip geht die Steuerung zum Anhalten der Pendelbewegung so vonstatten, daß die Last 13 gegenüber der Laufkatze 11 nach vorn geschwenkt wird, wenn sich die Laufkatze 11 in der Nähe des Bestimmungsortes befindet, wodurch die Laufkatze 11 die Last 13 einholt, die annähernd bis zum Bestimmungsort ausgeschwungen ist und sich praktisch in Ruhe befindet. Darauf wird die Laufkatze stillgesetzt.In principle, the control for stopping the pendulum movement works as follows: that the load 13 relative to the trolley 11 is pivoted forward when the trolley 11 is located near the destination, whereby the trolley 11 catches up with the load 13, which has swung almost to its destination and is practically at rest. The trolley is then stopped.

Bei herkömmlichen Anordnungen zum automatischen Steuern des Krans wird zunächst ein Geschwindigkeitsmuster festgelegt, dem die Laufkatze 11 folgen sollte. Darauf wird die Geschwindigkeit der Laufkatze 11 entsprechend dem Geschwindigkeitsmuster gesteuert (s. Mita und Kanai: "Optimum Crane Operation Method by giving attention to a Maximum Speed of the Trolley" in einem Aufsatz der Association of Measurement and Automatic Control, Band 25, Nr. 6, 1979). Der Geschwindigkeitsverlauf ist durch eine derartige Berechnung ermittelt, daß der Pendelwinkel des Seil systems am Ende der Bewegung gleich Null ist.In conventional arrangements for automatically controlling the crane a speed pattern is first established, which the trolley 11 will follow should. Then the speed of the trolley 11 becomes corresponding to the speed pattern controlled (see Mita and Kanai: "Optimum Crane Operation Method by giving attention to a Maximum Speed of the Trolley "in an Association of Measurement article and Automatic Control, Vol. 25, No. 6, 1979). The speed curve is through such a calculation determines that the pendulum angle of the rope system at the end the movement is zero.

Bei der bekannten Anordnung zum automatischen Betreiben und Steuern eines Krans wird der Geschwindigkeitsverlauf der Laufkatze zur Erzielung der erwähnten Steueroperation zuvor gemäß Fig. 2 durch ein geometrisches Verfahren oder ein Optimalsteuerverfahren vermittelt. Das Servosystem ist so ausgelegt, daß die Laufkatze dem vorgegebenen Geschwindigkeitsmuster folgt. Die größte Schwierigkeit bei dieser Anordnung ist, daß das Steuer- oder Regelsystem für den Pendelwinkel des Seils eine offene Schleife darstellt.In the known arrangement for automatic operation and control of a crane is the speed curve of the trolley to achieve the mentioned Control operation beforehand as shown in FIG. 2 by a geometric method or an optimal control method conveyed. The servo system is designed so that the trolley the specified Speed pattern follows. The main difficulty with this arrangement is that the control system for the swing angle of the rope is an open loop represents.

Deshalb ist es bei dem obigen bekannten automatischen Steuersystem nicht möglich, den Pendelwinkel des Seils zu korrigieren, wenn in dem Steuersystem Fehlerfaktoren vorhanden sind, beispielsweise die anfängliche Pendelbewegung, Windböen oder Zeitverzögerungen.Therefore, it is with the above known automatic control system not possible to correct the swing angle of the rope when in the control system Error factors are present, for example the initial pendulum motion, gusts of wind or time delays.

Bisher wurde der automatische Betrieb bei laufendem Kran so gesteuert, daß die Geschwindigkeit der Laufkatze automatisch derart eingestellt wurde, daß sie genau einem vorgegebenen Geschwindigkeitsmuster folgt, beispielsweise dem der Fig. 15. Das Geschwindigkeitsmuster wurde so festgelegt oder bestimmt, daß der Pendelwinkel des Seils am Ende der Laufstrecke bei konstanter Seillänge gleich Null ist. Die Last wird bei stillstehender Laufkatze auf- und abgenommen.So far, the automatic operation with the crane running has been controlled in such a way that that the speed of the trolley was automatically adjusted so that it exactly follows a predetermined speed pattern, for example that of the Fig. 15. The speed pattern was set or determined so that the swing angle of the rope at the end of the run is zero with a constant rope length. the The load is lifted and removed when the trolley is at a standstill.

Daher ist die für einen Lastbewegungszyklus erforderliche Zeit gleich der Summe der Zeit, die zum Bewegen der Laufkatze, zum Anheben und Absenken der Last erforderlich ist.Therefore, the time required for one cycle of load movement is the same the sum of the time it took to move the trolley, raise and lower the Load is required.

Werden diese Zeiten auch nur wenig vermindert, so kann bei großen Verlademengen viel Zeit gespart werden.If these times are reduced even a little, then with large Loading volumes save a lot of time.

Auch wenn die Geschwindigkeit der Laufkatze genau in der berechneten Weise eingestellt wird, kann das Seil oft infolge unerwarteter Einflüsse auspendeln, beispielsweise infolge von Windstößen, der anfänglichEn Pendelbewegung oder Änderungen verschiedener Parameter. In solchen Fällen wird die Rest-Pendelbewegung nicht mehr gleich Null, wenn die Laufkatze stillgesetzt wird. Infolgedessen bewegt sich das die Last tragende Seil in einer Pendelbewegung weiter. Die Last kann jedoch nicht weiter gehandhabt werden, bis die Last in ausreichendem Maße ausgeschwungen ist, so daß viel Zeit verloren geht. Insbesondere müssen die Last darstellende Container genau positioniert werden, so daß die Rest-Pendelbewegung eine ernste Schwierigkeit darstellt.Even if the speed of the trolley is exactly calculated Is adjusted wisely, the rope can often oscillate as a result of unexpected influences, for example as a result of gusts of wind, the initial pendulum motion or Changes to various parameters. In such cases the rest of the pendulum motion no longer zero when the trolley is stopped. As a result moved the rope carrying the load continues in a pendulum motion. The load can, however cannot be handled until the load has swung out sufficiently so that a lot of time is lost. In particular, the container must carry the load precisely positioned so that the residual pendulum motion becomes a serious problem represents.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur automatischen Steuerung eines Krans anzugeben, bei deren Anwendung Pendelbewegungen der Last unterdrückt werden, so daß sie trotz unerwarteter Einflüsse, beispielsweise Anfangs-Pendelbewegung oder Windstöße, genau positioniert werden kann.The invention is based on the object of a method and an arrangement specify for the automatic control of a crane, when used pendulum movements the load can be suppressed, so that they can despite unexpected influences, for example Initial pendulum motion or gusts of wind, can be precisely positioned.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, die erforderliche Zeit zum Aufnehmen und Absetzen einer Last mittels eines Krans durch Einstellung der Seillänge bei laufender Laufkatze zu vermindern. Insbesondere soll die Last bei bewegter Laufkatze angehoben oder abgesenkt werden; die Pendelbewegung des Seils soll schnell unterdrückt werden.Another object of the invention is to provide the time required for recording and depositing a load by means of a crane by adjusting the rope length running trolley. In particular, the load should be when the trolley is moving be raised or lowered; the pendulum motion of the rope should be suppressed quickly will.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung eines Krans mit einer Laufkatze, einem von der Laufkatze herabhängenden Seil und Einrichtungen zur Steuerung der Bewegung der Laufkatze umfaßt: - die Ermittlung eines Parameters, der das gesteuerte Ergebnis der Laufkatzenanordnung darstellt, - die Ermittlung eines Parameters, der das gesteuerte Ergebnis des Seilsystems darstellt, - die Vorausberechnung oder Schätzung wenigstens eines Parameters, der das gesteuerte Ergebnis darstellt, wenn ein Steuerbefehlswert der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den ermittelten Parametern geändert wird, und - die Bestimmung eines gewünschten Steuerbefehls aus dem geschätzten Ergebnis.The method according to the invention and the arrangement according to the invention for controlling a crane with a trolley, one hanging from the trolley Rope and devices to control the movement of the trolley include: - the detection a parameter representing the controlled result of the trolley assembly, - the determination of a parameter that represents the controlled result of the rope system, - the pre-calculation or estimation of at least one parameter that controls the Result represents if a control command value of the control device is changed as a function of the determined parameters, and - the determination of a desired control command from the estimated result.

Erfindungsgemäß kann der Kran stabiler und mit hoher Geschwindigkeit automatisch in einer bisher nicht auszuführenden Art gesteuert werden. Die oben erwähnten Parameter und deren Ermittlung können vorzugsweise als Bewertungswerte behandelt werden.According to the invention, the crane can be more stable and at high speed can be controlled automatically in a manner that has not yet been carried out. The above The parameters mentioned and their determination can preferably be used as evaluation values be treated.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zur automatischen Steuerung eines Krans. Die Anordnung enthält eine Einrichtung 1 zur Messung des Pendelwinkels des Seilsystems, eine Einrichtung 2 zur Berechnung des vorhandenen Pendelwinkels e(t) aufgrund eines zuvor gemessenen Pendelwinkels, und eine Einrichtung 3 zur Berechnung der Winkelgeschwindigkeit (t), die das Zeitdifferential eines Pendelwinkels auf der Grundlage des zuvor gemessenen Pendelwinkels darstellt.3 shows the block diagram of a first exemplary embodiment the arrangement according to the invention for the automatic control of a crane. The order contains a device 1 for measuring the pendulum angle of the cable system, a device 2 to calculate the existing pendulum angle e (t) based on a previously measured Pendulum angle, and a device 3 for calculating the angular velocity (t), which is the time differential of a pendulum angle based on that previously measured Represents pendulum angle.

Ein Tacho-Generator 4 dient zur Messung der Geschwindigkeit des Laufkatzensystems. Eine Recheneinrichtung 5 dient zur Berechnung der Geschwindigkeit V(t) der Laufkatze 11 aus vom Tacho-Generator 4 erhaltenen Impulsen, eine Recheneinrichtung 6 dient zur Berechnung der Beschleunigung «(t) der Laufkatze 11 in der gleichen Weise wie mittels der Recheneinrichtung 5, eine Meßeinrichtung 7 dient zur Erfassung des Gewichtes M der aufzunehmenden Last. Ein Mikro-Computer 8 dient zur Berechnung des Steuerbefehls u(t) auf der Grundlage der zuvor erwähnten Daten, eine Steuereinrichtung 9 dient zur Steuerung der Laufkatze 11.A tachometer generator 4 is used to measure the speed of the trolley system. A computing device 5 is used to calculate the speed V (t) of the trolley 11 from pulses received from the tachometer generator 4, a computing device 6 is used to calculate the acceleration (t) of the trolley 11 in the same way as by means of the computing device 5, a measuring device 7 is used to record the weight M the load to be absorbed. A micro-computer 8 is used to calculate the control command u (t) on the basis of the aforementioned data, a control device 9 is used to control the trolley 11.

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Berechnung von auf die Laufkatzengeschwindigkeit bezogenen Bewertungswerte. Fig. 4 is a diagram for explaining the calculation of on the Trolley speed related rating values.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Berechnung von auf die Pendelbewegung des Seil systems bezogenen Bewertungswerten("fuzzy values"). 5 shows a diagram for explaining the calculation of on the pendulum movement of the rope system related evaluation values ("fuzzy values").

Der Mikro-Computer 8 arbeitet nach dem in Fig. 6 gezeigten Programm, das in vorbestimmten Intervallen, z.B. The micro-computer 8 operates according to the program shown in FIG. 6, this at predetermined intervals, e.g.

100 ms gestartet wird. 100 ms is started.

Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 wird anhand der Fig. 3 bis 6 erläutert. The mode of operation of the exemplary embodiment in FIG. 3 is based on 3 to 6 explained.

Beim Start des Programms werden die von den Meßeinrichtungen 2 bis 6 ermittelten Werte des Seil systems, nämlich der Pendelwinkel 8(t), die Winkelgeschwindigkeit e(t), die Laufkatzengeschwindigkeit V(t), die Beschleunigung c(t) und das von der Meßeinrichtung 7 gemessene Gewicht der Last eingegeben (Schritt 21). Darauf wird eine Geschwindigkeit Vz berechnet, wobei der gegenwärtige Steuerbefehl u(t) für T Sekunden beibehalten wird. Geschwindigkeiten Vp und VN werden bei umu erhöhtem Steuerbefehl (Schritt 22) nach den folgenden Gleichungen berechnet: VZ = V(t) + u(t) x #T .... (1) u(t) + #u Vp = V(t) + x #T....(2) M u(t) - #u VN = V(t) + x #T....(3) M Darauf wird die Laufgeschwindigkeit der Laufkatze als Bewertungswert ermittelt. Hier wird angenommen, daß die Laufkatzengeschwindigkeit aus zwei Bewertungstermen besteht, nämlich einem Bewertungswert (µVl) in einem Bereich von Toleranzgeschwindigkeiten und einem Bewertungsterm (pV2) der mit einer Sollgeschwindigkeit übereinstimmt. When the program starts, the measuring devices 2 to 6 determined values of the rope system, namely the pendulum angle 8 (t), the angular velocity e (t), the trolley speed V (t), the acceleration c (t) and that of the Measuring device 7 entered the measured weight of the load (step 21). On it will a speed Vz is calculated, the current control command u (t) for T seconds is maintained. Velocities Vp and VN are increased by u Control command (step 22) calculated according to the following equations: VZ = V (t) + u (t) x #T .... (1) u (t) + #u Vp = V (t) + x #T .... (2) M u (t) - #u VN = V ( t) + x #T .... (3) M. The running speed of the trolley is then used as the evaluation value determined. It is assumed here that the trolley speed consists of two evaluation terms exists, namely an evaluation value (µVl) in a range of tolerance speeds and an evaluation term (pV2) which corresponds to a target speed.

Eine den Bewertungsterm darstellendes, in Abschnitte unterteilte Funktion kann beispielsweise in der im folgenden beschriebenen Weise definiert werden. Wenn x einen Geschwindigkeitsfehler bedeutet und der zulässige Fehler innerhalb von + 0,5 m/s liegt, ist eine den Bewertungsterm, der innerhalb eines zulässigen Bereiches folgen kann, darstellende unterteilte Funktion definiert als: Wenn x< -0.5, Wenn -0.5 # x # 0.5, Wenn 0.5<x, µV1 (x) = -0.5/x µV1 (x) = 1.0 # ... (4) Ilvl (x) = 0.5/x Die Funktion µV2 (x) des mit der Sollgeschwindigkeit übereinstimmenden Bewertungsterms kann folgendermaßen definiert werden: Wenn x< -0.1, Wenn -0.1 # x # 0.1, Wenn 0.1< x, µV2 (x) = -0.1/x µV2 (x) = 1.0 # ... (5) µV2 (x) = 0.1/x Der Bewertungswert CV für die laufende oder gegenwärtige Geschwindigkeit kann daher durch das Paar der beiden Funktionen µV1(x) und µV2(x) wiedergegeben werden.A function which is the evaluation term and is divided into sections can be defined, for example, in the manner described below. If x means a speed error and the allowable error is within + 0.5 m / s, a subdivided function representing the evaluation term that can follow within an allowable range is defined as: If x <-0.5, If -0.5 # x # 0.5, if 0.5 <x, µV1 (x) = -0.5 / x µV1 (x) = 1.0 # ... (4) Ilvl (x) = 0.5 / x The function µV2 (x) of the evaluation term that corresponds to the target speed can be defined as follows: If x <-0.1, If -0.1 # x # 0.1, If 0.1 <x, µV2 (x) = -0.1 / x µV2 (x) = 1.0 # ... (5) µV2 (x) = 0.1 / x The evaluation value CV for the current or current speed can therefore be represented by the pair of the two functions µV1 (x) and µV2 (x).

Wird der Steuerbefehl beibehalten oder um du erhöht, so können die Bewertungswerte CVZ' CVP und CVN für die Geschwindigkeit aus den skalaren Größen VZ, VP und VN der laufenden Geschwindigkeit folgendermaßen (Schritt 23) gefunden werden, nachdem #T Sekunden abgelaufen sind, wie nach den Gleichungen (1) und (2) berechnet: CVZ = {CVZ1, CVZ2} = l Uvi (Vz 1 µV2(VZ) ) = { i CVP1. CVP2 } ... (6) = {µV1(VP), µV2(VP)} CVN ={CN1, CVN2} = {µV1(VN), µV2(VN)} Darauf werden ähnlich wie die Laufkatzengeschwindigkeit der Pendelwinkel e und die Winkelgeschwindigkeit #Z aus dem Pendelwinkel #(t) und der Winkelgeschwindigkeit e(t) des Seil systems ermittelt, wenn der gegenwärtige Steuerbefehl u(t) für T Sekunden aufrechterhalten wird. Die Pendelwinkel ep, #N und die Winkelgeschwindigkeiten ep und eN werden ermittelt, wenn der Steuerbefehl umdu erhöht wird.If the control command is retained or increased by du, the evaluation values CVZ 'CVP and CVN for the speed can be found from the scalar variables VZ, VP and VN of the current speed as follows (step 23) after #T seconds have elapsed, as after calculated from equations (1) and (2): CVZ = {CVZ1, CVZ2} = l Uvi (Vz 1 µV2 (VZ)) = {i CVP1. CVP2} ... (6) = {µV1 (VP), µV2 (VP)} CVN = {CN1, CVN2} = {µV1 (VN), µV2 (VN)} Similar to the trolley speed, the pendulum angle e and the angular speed #Z are then determined from the pendulum angle # (t) and the angular speed e (t) of the rope system if the current control command u (t) is maintained for T seconds. The pendulum angles ep, #N and the angular velocities ep and eN are determined when the control command is increased by du.

Die Bewegung des Seilsystems ergibt sich aus folgender Gleichung: ë + g/l (l + m/M) # = u/lM ...(7) Darin sind ë die Winkelbeschleunigung des Pendelwinkels, g die Erdbeschleunigung, 1 die Länge des Seils und m das Gewicht des Seilsystems.The movement of the cable system results from the following equation: ë + g / l (l + m / M) # = u / lM ... (7) where ë is the angular acceleration of the pendulum angle, g is the acceleration due to gravity, 1 the length of the rope and m the weight of the rope system.

Sind g' = g(1 + m/M) und u' = u/M, dann ergibt sich aus Gleichung (7): ë + g'/l # = u'/l ...(8) Hierin ist eine natürliche Frequenz w. #z und ergeben sich somit aus folgenden Gleichungen: #Z = u'/g' - R cos (w#T + αO) .... (9) #Z = Rw sin (w#T + αO) .... (10) Darin sind: Die Pendelwinkel ep und #N und die Winkelgeschwindig keiten #P und #N können ebenfalls in der oben beschriebonen Weise ermittelt werden.If g '= g (1 + m / M) and u' = u / M, then equation (7) gives: ë + g '/ l # = u' / l ... (8) where a natural frequency w. #z and thus result from the following equations: #Z = u '/ g' - R cos (w # T + αO) .... (9) #Z = Rw sin (w # T + αO) .... (10) where: The pendulum angles ep and #N and the angular speeds #P and #N can also be determined in the manner described above.

Aus den oben ermittelten Werten e und é lassen sich die Rest-Pendelbewegungen γZ, γP und γN nach folgenden Gleichungen ermitteln: Ferner kann die gegenwärtige Rest-Pendelbewegung raus der folgenden Gleichung ermittelt werden (Schritt 24): Die Erhöhung oder Verminderung der Rest-Pendelbewegung werden als Bewertungswerte ermittelt. Es wird hier angenommen, daß die Rest-Pendelbewegung aus zwei Bewertungstermen besteht, nämlich (µ γ1), der annähernd der gleiche ist wie die gegenwärtige oder Ist-Größe und (p 2) der kleiner als die Ist-Größe ist. Das die Bewertungsterme darstellende Gleichungssystem kann beispielsweise in folgender Weise definiert werden. Bezeichnet man die Rest-Pendel bewegung mit r und beträgt die Toleranz 0,005 rad, so kann die in Abschnitte unterteilte Funktion µ γ1(γ) des Bewertungsterms ähnlich der oben erwähnten Größe definiert werden: Wenn γ # γT + 0.005, Wenn yT + 0.005< Y, µγ(γ) = 1.0 # ...(15) 0.005 µγ(γ) = γ - 0.005 Die in Abschnitte unterteilte Funktion µγ2(γ) des Bewertungsterms, der kleiner ist als die gegenwärtige Größe, kann definiert werden als: Wenn y< y/2.0, Wenn py2(Y) = 1.0 ) (16) µγ2(γ) = ###### Daher kann der Bewertungswert Cr der Rest-Pendelbewegung durch ein Paar zweier in Abschnitte unterteilter Funktionen µγ1(γ) und µγ2(γ) dargestellt werden. Wird der Steuerbefehl aufrechterhalten oder um #u erhöht, so lassen sich die Bewertungswerte CγZ, CγP und CγN für die Rest-Pendelbewegung folgendermaßen (Schritt 25) aus den skalaren Größen γZ, γP und γN für die Rest-Pendelbewegung nach T Sekunden nach den Gleichungen (11) bis (13) ermitteln: CγZ = {CγZ1, CγZ2} ={µγ1(γZ), µγ2(γZ)} CγP = {CγP1, CγP2} ={µγ1(γp), µγ2(γP)} CγN = {CγN1, CγN2} ={µγ1(γN), µγ2(γN)} Die Steuerregel wird'gestützt auf die Bewertungsschätzung, in folgender Weise gewählt: (1) Beibehaltung des gegenwärtigen Steuerbefehls, wenn sich die Pendelbewegung nicht ändert, während die Laufkatze innerhalb zulässiger Grenzen, gesteuert durch den gegenwärtigen Steuerbefehl u(t) läuft; (2) Erhöhung des Steuerbefehls um bu, wenn die Pendelbewegung abnimmt, während die Laufkatze innerhalb zulässiger Grenzen unter einem Steuerbefehl läuft, der um au erhöht wurde; (3) Verminderung des Steuerbefehls um du, wenn die Pendelbewegung abnimmt, während die Laufkatze innerhalb zulässiger Grenzen unter einem Steuerbefehl läuft, der um btu vermindert wurde, (4) Erhöhung des Steuerbefehls um du, wenn die Pendelbewegung sich nicht ändert, während die Laufkatze in Übereinstimmung mit einer Soll-Geschwindigkeit unter einem Steuerbefehl läuft, der um zu erhöht wurde, (5) Verminderung des Steuerbefehls um au, wenn sich die Pendelbewegung nicht ändert, während die Laufkatze in Übereinstimmung mit einer Soll-Geschwindigkeit unter einem Steuerbefehl läuft, der um au vermindert wurde.The residual pendulum movements γZ, γP and γN can be determined from the values e and é determined above using the following equations: Furthermore, the current residual pendulum movement can be determined from the following equation (step 24): The increase or decrease in the residual pendulum movement are determined as evaluation values. It is assumed here that the residual pendulum movement consists of two evaluation terms, namely (µ γ1) which is approximately the same as the current or actual size and (p 2) which is smaller than the actual size. The equation system representing the evaluation terms can be defined in the following way, for example. If the rest of the pendulum motion is denoted by r and the tolerance is 0.005 rad, the function µ γ1 (γ) of the evaluation term, which is subdivided into sections, can be defined similar to the quantity mentioned above: If γ # γT + 0.005, If yT + 0.005 < Y, µγ (γ) = 1.0 # ... (15) 0.005 µγ (γ) = γ - 0.005 The segmented function µγ2 (γ) of the evaluation term that is smaller than the current size can be defined as: If y <y / 2.0, If py2 (Y) = 1.0) (16) µγ2 (γ) = ###### Therefore, the evaluation value Cr of the residual pendulum motion can be represented by a pair of two sectional functions µγ1 (γ) and µγ2 (γ). If the control command is maintained or increased by #u, the evaluation values CγZ, CγP and CγN for the residual pendulum motion can be calculated as follows (step 25) from the scalar quantities γZ, γP and γN for the residual pendulum motion after T seconds according to the equations Determine (11) to (13): CγZ = {CγZ1, CγZ2} = {µγ1 (γZ), µγ2 (γZ)} CγP = {CγP1, CγP2} = {µγ1 (γp), µγ2 (γP)} CγN = { CγN1, CγN2} = {µγ1 (γN), µγ2 (γN)} The control rule is chosen based on the valuation estimate in the following way: (1) Maintaining the current control command if the pendulum movement does not change while the trolley is within permissible Limits controlled by the current control command u (t) is running; (2) increase the command by bu if the pendulum motion decreases while the trolley is running within acceptable limits under a command that has been increased by au; (3) Decrease the control command by du if the pendulum motion decreases while the trolley is running within permissible limits under a control command that has been decreased by btu, (4) Increase the control command by du if the pendulum motion does not change while the trolley is running is running in accordance with a target speed under a control command that has been increased by, (5) Decreasing the control command by au if the pendulum motion does not change while the trolley is running in accordance with a target speed under a control command that was decreased by au.

Die Bewertungsherleitung wird durch Wahl einer Steuerregel berechnet, die einen Maximalwert hat aus: (1) min (Cvzil C yZl (2) min (CVP1, CγP2) (3) min (CvN1 CyN2) (4) min (CVP2, CγP1) (5) min (CVN2, CγN1) Darauf wird ein nach dieser Regel bestimmter Steuerbefehl erzeugt (Schritt 26).The valuation derivation is calculated by choosing a tax rule, which has a maximum value from: (1) min (Cvzil C yZl (2) min (CVP1, CγP2) (3) min (CvN1 CyN2) (4) min (CVP2, CγP1) (5) min (CVN2, CγN1) a control command determined according to this rule is generated (step 26).

Mit der beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, den Kran so zu steuern, daß die Rest-Pendelbewegung des Seil systems vermindert wird, während eine konstante Laufgeschwindigkeit des Laufkatzensystems beibehalten wird.With the described embodiment of the arrangement according to the invention it is possible to control the crane in such a way that the rest of the pendulum motion of the rope system is decreased while maintaining a constant running speed of the trolley system is retained.

Bei dem im folgenden beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung werden die Steuerergebnisse der Steuerbefehle in Abhängigkeit von Werten solcher Parameter wie Position und Geschwindigkeit der Laufkatze, Pendelwinkel und Winkelgeschwindigkeit des Seils, als Bewertungswerte ermittelt. Aus diesen wird, statt der Herleitung der Regel gemäß der vorangegangenen Beschreibung, ein optimaler Steuerbefehl bestimmt.In the second embodiment described below The arrangement according to the invention, the control results of the control commands are dependent of values of such parameters as position and speed of the trolley, oscillation angle and angular speed of the rope, determined as evaluation values. This becomes instead of deriving the rule as described above, an optimal one Control command determined.

Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum automatischen Betreiben und Steuern eines Kranes. Darin sind mit 31 eine im folgenden als Mustergenerator bezeichnete Einrichtung, die die Soll-Geschwindigkeit VT, eine Soll-Beschleunigung XT, einen Soll-Pendelwinkel #T und eine Soll-Winkelgeschwindigkeit #T aus der gemessenen Position X des Krans und dem Ablauf der Zeit berechnet, mit 32 eine Recheneinheit, die die Funktionen der Einheiten 5 und 6 der Fig. 3 hat und dazu dient, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Laufkatze aus der gemessenen Position X des Kranes zu berechnen, und mit 33 eine Recheneinheit mit den Funktionen der Einheiten 2 und 3 der Fig. 3 bezeichnet, die die geschätzten oder vorausberechneten Werte e, é des Ist-Pendelwinkels und der Ist-Geschwindigkeit aus dem gemessenen Pendelwinkel e des Seils berechnet.Fig. 7 shows the block diagram of a second embodiment of the Arrangement according to the invention for the automatic operation and control of a crane. Therein are at 31 a device referred to below as a pattern generator, the the target speed VT, a target acceleration XT, a target pendulum angle #T and a target angular velocity #T from the measured position X of the crane and the expiry of the time is calculated, with 32 an arithmetic unit that performs the functions of units 5 and 6 of Fig. 3 and is used for speed and acceleration of the trolley from the measured position X of the crane, and with 33 denotes a computing unit with the functions of units 2 and 3 of FIG. 3, the estimated or pre-calculated values e, é of the actual pendulum angle and the actual speed is calculated from the measured pendulum angle e of the rope.

Mit 41, 42 und 43 sind Einrichtungen zur Berechnung der Bewertungswerte, z.B. Geschwindigkeitsabweichung positiv (VP)", "Geschwindigkeitsabweichung gleich Null (VZ)" und "Geschwindigkeitsabweichung negativ (VN)" aus einer Differenz #V zwischen der Laufkatzengeschwindigkeit V und einem Sollwert VT, mit 51, 52, 53 Einrichtungen zur Berechnung von Bewertungswerten wie "Beschleunigungsabweichung positiv (αP)", "Beschleunigungsabweichung ist gleich Null (αZ)" und " "Beschleunigungsabweichung negativ (αN)" aus einer Differenz #α zwischen der Laufkatzenbeschleunigung ox und der Soll-Beschleunigung αT, mit 61, 62, 63 Einrichtungen zur Berechnung von Bewertungswerten wie "Pendelwinkelabweichung positiv (#P)", "Pendelwinkelabweichung gleich Null (#z)" und "Pendelwinkelabweichung negativ (#N)" aus einer Differenz be zwischen dem Pendelwinkel e des Seils und einem Soll-Pendelwinkel #T , und mit 71, 72, 73 Einrichtungen zur Berechnung von Bewertungswerten wie "Winkelgeschwindigkeitsabweichung positiv (eP)", "Winkelgeschwindigkeitsabweichung gleich Null (eZ)" und "Winkelgeschwindigkeitsabweichung negativ (eN)" aus der Differenz be zwischen Winkelgeschwindigkeit é des Seils und einer Soll-Winkelgeschwindigkeit #T bezeichnet.41, 42 and 43 are devices for calculating the evaluation values, e.g. speed deviation positive (VP) "," speed deviation equal Zero (VZ) "and" Speed deviation negative (VN) "from a difference #V between the trolley speed V and a set point VT, with 51, 52, 53 devices for calculating evaluation values such as "acceleration deviation positive (αP)", "Acceleration deviation is equal to zero (αZ)" and "" Acceleration deviation negative (αN) "from a difference # α between the trolley acceleration ox and the target acceleration αT, with 61, 62, 63 devices for calculation of evaluation values such as "pendulum angle deviation positive (#P)", "pendulum angle deviation equal to zero (#z) "and" pendulum angle deviation negative (#N) "from a difference be between the swing angle e of the rope and a target swing angle #T, and with 71, 72, 73 devices for calculating evaluation values such as "angular velocity deviation positive (eP) "," angular velocity deviation equal to zero (eZ) "and" angular velocity deviation negative (eN) "from the difference be between the angular velocity é of the rope and a target angular velocity #T.

Ferner ist mit 34 eine Bewertungs-Herleitungs- oder -Berechnungseinrichtung bezeichnet, die die Bewertungswerte für die Abweichung von den durch die Bewertungswert-Berechnungseinheiten 41 bis 73 ermittelten Soll-Werten berechnet, und zwar gestützt auf die Bewertungs-Steuerregeln, und die einen Xnderungsbetrag u im Steuerbefehl u schätzt oder ermittelt, mit 35 eine Steuerbefehls-Integrationseinrichtung, die den Betrag der Änderung tu im Steuerbefehl zum zuvorigen Steuerbefehl u hinzuaddiert, mit 36 eine Einrichtung zum Speisen und Steuern der Geschwindigkeit der Laufkatze und mit 37 einen Kran bezeichnet.Furthermore, at 34 is an evaluation deriving or calculating device denotes the evaluation values for the deviation from the evaluation value calculation units 41 to 73 calculated target values based on the evaluation control rules, and which estimates or determines a change amount u in the control command u, with 35 a control command integrator which does the amount of change in the control command added to the previous control command u, with 36 a device for dining and Controlling the speed of the trolley and denoted by 37 a crane.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtungen 41, 42, 43, die die Bewertungs-oder auch Tendenzwerte VP, VZ und VN in Abhängigkeit vom Geschwindigkeitsfehler berechnen.Fig. 8 shows a diagram for explaining the operation of the devices 41, 42, 43, the evaluation or trend values VP, VZ and VN as a function calculate from speed error.

Die Berechnung der Bewertungs- oder Schätzwerte VP, VZ und VN des Geschwindigkeitsfehlers #V wird anhand Fig. 8 beschrieben. Wenn der Geschwindigkeitsfehler #V eingegeben wird, erzeugt die VP-Recheneinheit 41 gemäß Fig. 8 einen Bewertungswert von 0,0, wenn - 0, einen Bewertungswert, der sich von 0,0 bis 1,0 linear ändert, wenn 0 < #V < 0,4, und einen Bewertungswert von 1,0, wenn 0,4 ## V.The calculation of the valuation or estimated values VP, VZ and VN des Speed error #V will be described with reference to FIG. 8. When the speed error #V is input, the VP arithmetic unit 41 generates an evaluation value as shown in FIG from 0.0, if - 0, an evaluation value that changes linearly from 0.0 to 1.0, if 0 <#V <0.4, and a rating value of 1.0 if 0.4 ## V.

Die VZ-Recheneinheit 42 erzeugt einen Bewertungswert 0,0, wenn #-0,5 und 0,5 # av, einen Bewertungswert, der sich von 0,0 bis 1,0 linear ändert, wenn -0,5) dV < -0,1 und 0,14 bV V < 0,5 und einen Bewertungswert von 1 , 0, wenn -0.1 # #V # 0,1.The VZ arithmetic unit 42 generates an evaluation value 0.0 when # -0.5 and 0.5 # av, an evaluation value that changes linearly from 0.0 to 1.0 when -0.5) dV <-0.1 and 0.14 bV V <0.5 and a rating value of 1.0, if -0.1 # #V # 0.1.

Die VN-Recheneinheit 43 erzeugt Bewertungs- oder Annäherungswerte, die zu den von der VP-Recheneinheit 41 erzeugten symmetrisch liegen.The VN arithmetic unit 43 generates evaluation or approximation values, which are symmetrical to those generated by the VP arithmetic unit 41.

Wenn eine Geschwindigkeitsabweichung tV vorliegt, werden die Werte VP, VZ und VN aus den Recheneinheiten 41, 42, 43 erhalten, die die Bewertungswerte für die Geschwindigkeitsabweichung berechnen. Ist beispielsweise #V gleich 0,2 m/s, so ergeben sich Bewertungswerte VN = 0,5, VZ = 0,75 und VP = 0,0.If there is a speed deviation tV, the values VP, VZ and VN from the arithmetic units 41, 42, 43 received the evaluation values calculate for the speed deviation. For example, if #V is equal to 0.2 m / s, this results in evaluation values VN = 0.5, VZ = 0.75 and VP = 0.0.

In gleicher Weise werden Bewertungswerte αP, αZ und αN der Beschleunigungsabweichung #α, Bewertungswerte #P, #Z und eN der Pendelwinkelabweichung ## und Bewertungswerte #P, #Z, #N der Winkelgeschwindigkeitsabweichung ## ermittelt. Auf der Grundlage dieser Bewertungswerte wird die Größe der Änderung du des Steuerbefehls durch die Recheneinrichtung 34 ermittelt oder geschätzt. Die Ermittlungsregel ist: (1) Sind die Geschwindigkeitsabweichung und die Beschleunigungsabweichung (VZ bzw. ocZ) gleich Null, wird der Steuerbefehl unverändert beibehalten, d.h.In the same way, evaluation values become αP, αZ and αN the acceleration deviation # α, evaluation values #P, #Z and eN of the pendulum angle deviation ## and evaluation values #P, #Z, #N of the angular velocity deviation ## are determined. Based on these evaluation values, the amount of change in the control command becomes determined or estimated by the computing device 34. The determination rule is: (1) Are the speed deviation and the acceleration deviation (VZ resp. ocZ) equals zero, the control command is retained unchanged, i.e.

Zu = O; (2) Sind die Geschwindigkeitsabweichung und die Beschleunigungsabweichung positiv (VP bzw. ocP), so steigt der Steuerbefehl schwach d.h. To = O; (2) Are the speed deviation and the acceleration deviation positive (VP or ocP), the control command increases slightly, i.e.

au = + 0,1 m/s; (3) Sind Geschwindigkeitsabweichung und Beschleunigungsabweichung negativ (VN bzw. αN), so wird der Steuerbefehl schwach verringert, d.h. au = + 0.1 m / s; (3) Are speed deviation and acceleration deviation negative (VN or αN), the control command is slightly reduced, i.e.

= = - 0,1 m/s; (4) Sind Pendelwinkelahweichung und Winkelgeschwindigkeitsabweichung gleich Null (#Z bzw. #Z), so wird der Steuerbefehl unverändert beibehalten, d.h. = = - 0.1 m / s; (4) Are pendulum angle deviation and If the angular velocity deviation is equal to zero (#Z or #Z), the control command is kept unchanged, i.e.

= = O; (5) Sind Pendelwinkelabweichung und Winkelgeschwindigkeitsabweichung positiv (eP bzw. eP), so wird der Steuerbefehl um einen geringen Betrag erhöht, d.h. = = O; (5) Are pendulum angle deviation and angular velocity deviation positive (eP or eP), the control command is increased by a small amount, i.e.

zu = + 0,1 m/s; (6) Sind @endelwinkelabweichung und Winkelgeschwindigkeitsabweichung negativ (eN bzw. eN), so wird der Steuerbefehl um einen geringen Betrag vermindert, d.h = = - 0,1 m/s. to = + 0.1 m / s; (6) Are @endel angle deviation and angular velocity deviation negative (eN or eN), the control command is reduced by a small amount, i.e. = = - 0.1 m / s.

Genauer, die obigen Schätzungen oder Vorausberechnungen werden aus den Gewichtungswerten der Regeln errechnet, d.h.More specifically, the above estimates or projections are made from calculated according to the weighting values of the rules, i.e.

(1) R1 = min (VZ, aZ) (2) R2 = min (VP, aP) (3) R3 = min (VN, αN) (4) R4 = min (eZ, 6Z) (5) R5 = min (#P, eP) (6) R6 = min (eN, eN) Aus diesen Regeln wird die Regel mit dem höchsten Bewertungswert gewählt und es wird die Änderungsanzeige als vorausberechnetes Ergebnis du für die Steuerbefehls-Inte- grationseinrichtung 35 erzeugt, der durch die Regel bestimmt ist. (1) R1 = min (VZ, aZ) (2) R2 = min (VP, aP) (3) R3 = min (VN, αN) (4) R4 = min (eZ, 6Z) (5) R5 = min (#P, eP) (6) R6 = min (eN, eN) From these rules the rule with the highest evaluation value is selected and the change notification is displayed as a pre-calculated result you for the control command inte- integration facility 35 generated, which is determined by the rule.

Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ermöglicht es auch, den Kran so zu steuern, daß die Rest-Pendelbewegung des Seil systems in gleichem Maße wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform vermindert wird.This embodiment of the arrangement according to the invention makes it possible also to control the crane so that the rest of the pendulum motion of the rope system in the same Dimensions as in the embodiment described above is reduced.

Statt der hier beschriebenen unabhängigen Recheneinheiten können ein Teil oder sämtliche Recheneinheiten in Form eine Mikro-Computers aufgebaut werden. Das Programm kann zu vorbestimmten Zeitintervallen zur Erzeugung des Steuerbefehls gestartet werden.Instead of the independent processing units described here, a Part or all of the computing units can be built in the form of a microcomputer. The program can be used at predetermined time intervals to generate the control command to be started.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung eine dritte und vierte Ausführungsform beschrieben, bei denen einem vorbestimmten Steuerablauf oder -muster gefolgt wird.A third and fourth embodiment are described below with reference to the drawing described in which a predetermined control sequence or pattern is followed.

Die Dynamik des Krans kann unterteilt werden in (1) das Seilsystem und (2) das Laufkatzensystem.The dynamics of the crane can be divided into (1) the rope system and (2) the trolley system.

Durch Analysieren jedes dieser Systeme können die Bedingungen zur Ausführung der Pendel regelung gemäß folgender Beschreibung gefunden werden.By analyzing each of these systems, the conditions for Execution of the sway control can be found in accordance with the following description.

(1) Seilsystem Ist die Beschleunigung u der Laufkatze konstant und bezeichnet man den Pendelwinkel des Seil systems mit e und die Winkelgeschwindigkeit mit e, so ergibt sich auf einer Phasenebene eine 1 als Seillänge) mit einem Punkt u/g (g ist die Erdbeschleunigung) auf der e-Achsc als Zentrum eine im Gegcznuhrzeigersinn gerichtete kreisförmige Trajektorie.(1) Cable system If the acceleration u of the trolley is constant and if the pendulum angle of the cable system is denoted by e and the angular velocity by e, then a phase plane results in a 1 as the length of the rope) with a point u / g (g is the acceleration due to gravity) on the e-axis as the center of a counter-clockwise circular trajectory.

Um daher die Pendelbewegung des Seilsystems stillzusetzen, d.h. die Bewegungsbahn in Ursprung zu bringen, muß die Laufkatze im letzten Schritt geregelt werden entweder mit positiver Beschleunigung u im zweiten Quadranten - (1) der Fig. 9(a) oder mit negativer Beschleunigung u im vierten Quadranten - (2) der Fig. 9(a).In order to stop the pendulum movement of the cable system, i.e. the To bring the trajectory to the origin, the trolley must be regulated in the last step are either with positive acceleration u in the second quadrant - (1) of Fig. 9 (a) or with negative acceleration u in the fourth quadrant - (2) of FIG. 9 (a).

Wenn aber die Pendelbewegung unter Abbremsung (uz 0 ) der Laufkatze aus einer gegebenen Geschwindigkeit unterdrückt werden soll, wird nur der obigen Trajektorie (2) gefolgt.But if the pendulum motion is braking (uz 0) of the trolley should be suppressed from a given speed, only the above becomes Trajectory (2) followed.

Im folgenden wird daher nur der Fall (2) betrachtet.In the following, therefore, only case (2) is considered.

Liegt die Trajektorie zur Zeit t im vierten Quadranten, wie in Fig. 9(b) gezeigt, so ergibt sich für die Beschleunigung u= u(1), um (#0/#, #0) in den Ursprung zu bringen: Ferner eraeben sich und als Zeit T (1) zur Ankunft am Ursprung m(1) = # T = Wie beschrieben, wird das Seilsystem nach der Zeit T(1) zu schwingen auf, wenn man die Laufkatze für die Zeit T(1) mit der Beschleunigung u@@ laufen läßt.If the trajectory at time t lies in the fourth quadrant, as shown in Fig. 9 (b), the following results for the acceleration u = u (1) in order to bring (# 0 / #, # 0) to the origin: Furthermore, they evolve and as time T (1) to arrive at the origin m (1) = # T = As described, the rope system will swing on after time T (1) if the trolley is accelerated for time T (1) u @@ runs.

(2) Laufkatzensystem Die Position der Laufkatze sei mit x, ihre Geschwindigkeit mit x und die Soll-Lage mit xM bezeichnet. Damit ergibt sich, um die Laufkatze mit einer konstanten Beschleuniaung an der gewünschten Stelle stillzusetzen: aus 1/2 x T(2) = xM - x # x + uT = 0 D.h., man läßt die Laufkatze für die Zeit T(2) mit der Beschleunigung u(2) laufen und setzt sie dann zur Zeit T(2) an der gewünschten Stelle still.(2) Trolley system Let the position of the trolley be denoted by x, its speed by x and the target position by xM. In order to bring the trolley to a standstill with constant acceleration at the desired point: the end 1/2 x T (2) = xM - x # x + uT = 0 In other words, the trolley is allowed to run for the time T (2) with the acceleration u (2) and is then stopped at the desired point at the time T (2).

Aus den obigen Abschnitten (1) und (2) ergibt sich, daß die Laufkatze schließlich in einer bestimmten Stellung stillgesetzt und die Pendelbewegung angehalten werden kann, wenn man den Kran so laufen läßt, daß an der Endstufe des Kranbetriebs u(l) = u (2) und T (1) = T (2) Allgemein kann jedoch nicht garantiert werden, daß das Vorhandensein der Lösungen u*, T* gleichzeitig die beiden obigen Bedingungen erfüllt. Daher dienen Fehler in den Lösungen u*, T* der praktisch eingestellten Beschleunigung u (u f u*) und der Zeit T (T # T*) als Fehlerfaktoren, wenn das endgültige Ende erreicht ist.From the above paragraphs (1) and (2) it can be seen that the trolley finally stopped in a certain position and the pendulum motion stopped can be if you let the crane run in such a way that at the final stage of crane operation u (1) = u (2) and T (1) = T (2) In general, however, it cannot be guaranteed that the existence of the solutions u *, T * simultaneously fulfills the two conditions above Fulfills. Therefore errors in the solutions u *, T * serve the practical ones Acceleration u (u f u *) and the time T (T # T *) as error factors, if that final end is reached.

Im folgenden werden der Fehler, die Rest-Pendelbewegung des Seil systems und der Stoppstellungsfehler des Laufkatzensystems zu dem Zeitpunkt beschrieben, zu dem das endgültige Ende erreicht wird, wenn u # u* und T # T*. Hier wird jedoch angenommen, daß das Laufkatzensystem nach einer Zeit T zum Stillstand kommt, d.h.The following is the error, the residual pendulum movement of the rope system and the stop position error of the trolley system at the point in time to which the final end is reached when u # u * and T # T *. Here, however assume that the trolley system comes to a standstill after a time T, i.

x + uT = 0. x + uT = 0.

(1) Seilsystem (siehe Fig. 10) Sind # = #T # = = tan 1 G/w # - u/g dann #(tf) = u/g + γ cos (# #(tf)/# = γ sin (# + #) wenn tf = t + T, wenn das endgültige Ende erreicht ist.(1) Cable system (see Fig. 10) Are # = #T # = = tan 1 G / w # - u / g then # (tf) = u / g + γ cos (# # (tf) / # = γ sin (# + #) if tf = t + T, when the final end is reached.

Hier ist jedoch und die Rest-Pendelbewegung J(1) ist gegeben durch (2) Laufkatzensystem Der Fehler J(2) in der Stoppstellung ergibt sich aus J(2) = xM 0 1/2 xT .....(18) Fig. 11 zeigt das Blockschaltbild einer Anordnung zum automatischen Betreiben und Steuern eines Kranes. Darin bezeichnen 95 Fühler zum Erfassen der Bedingungen des Kranes mit dem Ablauf der Zeit, d.h. zur Messung der Stellung, Geschwindigkeit, des Pendelwinkels des Seils und der Winkelgeschwindigkeit der Pendelbewegung, 96 einen Prozessor, der auf der Grundlage der Messung der Daten durch die Fühler 95 einen Steuerbefehl berechnet und ihn zu einem Betätigungsglied 97 für einen Kran 98 sendet.Here is however and the residual pendulum motion J (1) is given by (2) Trolley system The error J (2) in the stop position results from J (2) = xM 0 1/2 xT ..... (18) Fig. 11 shows the block diagram of an arrangement for the automatic operation and control of a crane . In it, 95 designates sensors for detecting the conditions of the crane with the passage of time, ie for measuring the position, speed, the pendulum angle of the rope and the angular speed of the pendulum movement calculates a control command and sends it to an actuator 97 for a crane 98.

Es läßt sich sagen, daß die Fehler J(1) und 3(2) am endgültigen Ende, wie sie sich in (1) und (2) ergeben, geschätzte Bewertungsindizes zu der Zeit sind, zu der das endgültige Ende erreicht wird, wenn der Steuereingangsbefehl u unter der Bedingung (x, x, e, e) gegeben wird. Der Steuerbefehl wird durch die Bewertungsherleitung unter Zugrundelegung der geschätzten Bewertungswerte bestimmt. Die Schätzungsregeln sind z.B.: (1) Beibehaltung des gegenwärtigen Wertes, wenn die Laufkatze bei der vorliegenden Beschleunigung richtig stillgesetzt und die Pendelbewegung zum Stillstand gebracht werden kann.It can be said that errors J (1) and 3 (2) at the final end, as they result in (1) and (2) are estimated valuation indices at the time, at which the final end is reached when the control input command u falls below the condition (x, x, e, e) is given. The control command is derived from the evaluation determined on the basis of the estimated valuation values. The estimation rules are e.g .: (1) Maintaining the current value if the trolley is at the present acceleration is stopped correctly and the pendulum motion comes to a standstill can be brought.

(2) Leichte Erhöhung der Beschleunigung, wenn die Laufkatze durch schwache Beschleunigung richtig stillgesetzt und die Pendelbewegung richtig zum Stillstand gebracht werden kann.(2) Slight increase in acceleration when the trolley is through weak acceleration correctly stopped and the pendulum movement correct to the Can be brought to a standstill.

Die Bewertungsindizes wie "hält zufriedenstellend" und 'Pendelbewegung wird richtig stillgesetzt", die zur Bestimmung (Bewertungshcrleitung) des Steuerbefehls unter Anwendung der zuvor erwähnten Steuerregeln notwendig sind, werden unter Anwendung in Abschnitte unterteilter Funktionen definiert. Beispiele sind in Fig. 12 gezeigt.The evaluation indices such as "holds satisfactorily" and "pendulum movement" is properly shut down ", which is used to determine (evaluation source) the control command under Application of the aforementioned tax rules are necessary, are defined using functions divided into sections. Examples are shown in FIG.

Fig. 12(a) bestimmt in Abschnitte unterteilte Funktionen µGG' pGA von Bewertungsvariablen, GG (stoppt zufriedenstellend), GA (stoppt richtig), und Fig. 12(b) bestimmt die in Abschnitte unterteilten Funktionen µSG, µSA der Bewertungsvariablen, SG (stoppt die Pendelbewegung zufriedenstellend), SA (stoppt die Pendelbewegung richtig).Fig. 12 (a) determines functions µGG 'pGA divided into sections of evaluation variables, GG (stops satisfactorily), GA (stops correctly), and Fig. 12 (b) determines the functions µSG, µSA of the evaluation variables, which are subdivided into sections, SG (stops the pendulum motion satisfactorily), SA (stops the pendulum motion correct).

Unter Anwendung der obigen Parameter können die Schätz-oder Vorausberechnungsregeln z.B. folgendermaßen aufgeschrieben werden: (1) Wenn G = GA und S = SA, dann #u - 0,0 (2) Wenn G = GA und S = SA, dann tu = +0,1 (3) Wenn G = GA und S = SA, dann au = -0,1.Using the above parameters, the estimation or forecasting rules e.g. be written down as follows: (1) If G = GA and S = SA, then #u - 0.0 (2) If G = GA and S = SA, then tu = +0.1 (3) If G = GA and S = SA, then au = -0.1.

(n) Nun wird die durch die UND" "UND"-Verbindung des "WENN-Teils" der ersten Regel vorgegebene Bewertungs- oder veränderlichen Gruppe ausgedrückt als P1 = GA SA worin eine Gruppe von Produkten bezeichnet.(n) Now the AND "" AND "connection of the" IF part " the evaluation or changeable group predetermined by the first rule as P1 = GA SA where denotes a group of products.

Im folgenden wird betrachtet, welche Werte durch G und S angenommen werden, wenn die Steuerung zur Zeit t durch eine Größe au korrigiert wird. Es ergibt sich folgende Bewertungsgruppe: P1(t) = (GA#G (J(2), t)) # (SA#S (J(1), t)) ...(19) Darin ist r1(t) = sup µp1 (t) .... (20) ein Gewichtungswert der ersten Regel.In the following it is considered which values are assumed by G and S. when the control is corrected by an amount au at time t. It results the following evaluation group: P1 (t) = (GA # G (J (2), t)) # (SA # S (J (1), t)) ... (19) Here r1 (t) = sup µp1 (t) .... (20) is a weighting value of the first rule.

Die Prozedur wird in der gleichen Weise ausgeführt, um die zuverlässigste Steuerregel aus den n-Regeln zu ermitteln: r(t) = max ri(t) ...(21) Fig. 13 zeigt den Hergang des oben beschriebenen Prozesses.The procedure is carried out in the same way to be the most reliable To determine the control rule from the n-rules: r (t) = max ri (t) ... (21) Fig. 13 shows the course of the process described above.

Die obige Ausführungsform basiert auf dem Pendelwinkel e des Seil systems und seiner Winkelgeschwindigkeit e. Werden die Daten für die Winkelgeschwindigkeit nicht erhalten, so lassen sie sich aus folgender Beziehung ermitteln: #(tK) = {#(tK) - #(tK-1)}/ (tK - tK-1) Im folgenden wird eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben. Dabei wird die Vorausberechnungsregel Ri folgendermaßen ausgedrückt: Wenn fi (X = Aix, X = Aix, # = Ai#), dann y = gi (X, X, e) = PiO + PixX + Pi## worin Aix, Aix und Ai# Gruppen von Gewichtungswerten darstellen, die die variablen Bereiche von X, X und e bestimmen. fi ist eine den Zustand der Vorausberechnungsregel Ri ausdrückende logische Funktion und gi eine Funktion, die y aus X, X und e bestimmt und in diesem Fall eine lineare Funktion ist.The above embodiment is based on the swing angle e of the rope systems and its angular velocity e. Will the data for the angular velocity not received, they can be determined from the following relationship: # (tK) = {# (tK) - # (tK-1)} / (tK - tK-1) The following is a fourth embodiment the arrangement according to the invention described. The forecast rule is Expressed Ri as follows: If fi (X = Aix, X = Aix, # = Ai #) then y = gi (X, X, e) = PiO + PixX + Pi ## where Aix, Aix and Ai # groups of weight values which determine the variable ranges of X, X and e. fi is a den State of the precalculation rule Ri expressing logic function and gi a Function that determines y from X, X and e and in this case a linear function is.

Nimmt man an, daß es eine Gesamtheit von n Schätz- oder Vorausberechnungsregeln gibt, so wird der Wahrheitswert bestimmt durch worin / / die Wahrheitswerte bezeichnet.Assuming that there are a total of n estimation or precalculation rules, the truth value is determined by where / / denotes the truth values.

Aus den praktischen Steuerdaten wird der Parameter P der linearen Funktion gi in der folgenden Weise auf der Grundlage des Verfahrens der kleinsten Quadrate bestimmt.The parameter P becomes the linear one from the practical control data Function gi based on the method of the smallest in the following manner Squares determined.

Zunächst werden für den Fall, daß bei einer von einem erfahrenen Operator oder durch Computersimulation durchgeführten Operation die Pendelbewegung richtig angehalten wird, beobachtete Werte (X, X, ) gespeichert; ferner werden die Daten für den Steuerbefehl y gespeichert. Es sei angenommen, daß die Daten in einer Anzahl m erhalten und ausgedrückt werden als y1 # x1, x1, #1 y2 X1 X2 e2 Y= # . #, X = # # Ym xm, xm, #m In diesem Fall wird weiter der Wahrheitswert w. der oben erwähnten Vorausberechnungsregel gegeben durch wi= / fi (xK = Aix, xK = Aix, #K = A / Daraus ergibt sich Aus dem obigen werden die Parameter y = P. + PixX + P + Pi## 10 ixX auf der Grundlage des Gewichtungsverfahrens der kleinsten Quadrate vorausberechnet oder geschätzt.First, in the event that the pendulum movement is correctly stopped during an operation carried out by an experienced operator or by computer simulation, observed values (X, X,) are stored; the data for the control command y are also stored. Assume that the data is obtained in m number and expressed as y1 # x1, x1, # 1 y2 X1 X2 e2 Y = #. #, X = # # Ym xm, xm, #m In this case, the truth value w. Of the above-mentioned advance calculation rule is further given by wi = / fi (xK = Aix, xK = Aix, #K = A / This results From the above, the parameters y = P + PixX + P + Pi ## 10 ixX are precomputed or estimated based on the least squares weighting method.

Bei dieser Ausführungsform werden die Parameter der bewerteten Steuerregeln zur Regelung des Kranes aus günstigen Ergebnissen erhalten, z.B. solchen aus von einer Bedienungsperson oder durch Computersimulation ausgeführten Regelungen. Daher kann der Kran automatisch und richtig unbeeinflußt von äußeren Einflüssen betrieben werden.In this embodiment, the parameters of the evaluated control rules for controlling the crane obtained from favorable results, e.g. those from by an operator or by computer simulation. Therefore the crane can be operated automatically and correctly unaffected by external influences will.

Hier sei angemerkt, daß die Funktion g zur Bestimmung des Steuerbefehls y aus X, #, e nicht auf die im obigen Ausführungsbeispiel erwähnte lineare Funktion beschränkt ist.It should be noted here that the function g for determining the control command y from X, #, e does not affect the linear function mentioned in the above exemplary embodiment is limited.

Nach der ersten bis vierten Ausfühnungsform der Erfindung wird eine Anordnung zum automatischen Steuern eines Kranes realisiert, bei der ein Steuerbefehl durch Bewertungsbestimmung festgelegt wird, wobei von gemessenen Daten wie Lage und Geschwindigkeit der Laufkatze sowie Pendelwinkel und Winkelgeschwindigkeit des Seils ausgegangen wird. Daher wird die Pendelbewegung der Last selbst dann unter Beibehaltung einer hohen Genauigkeit gestoppt, wenn unerwartete Einflüsse wie Anfangs-Pendelbewegungen oder Windböen vorhanden sind.According to the first to fourth embodiments of the invention, a Arrangement for the automatic control of a crane implemented with a control command is determined by rating determination, taking from measured data such as location and speed of the trolley as well as the oscillation angle and angular speed of the Rope is assumed. Therefore, even then, the load becomes under the pendulum motion Maintaining a high level of accuracy stopped when unexpected influences such as initial pendulum movements or gusts of wind are present.

Fig. 14 zeigt eine schematische Modelldarstellung eines Krans, für den sich die im folgenden beschriebene fünfte Ausführungsform der Anordnung eignet. Der Kran bewegt eine Last durch Anheben oder Absenken eines Seils 104, von dem eine Last 103 herabhängt, während sich auf einer Schiene 102 eine Laufikatze 101 bewegt. Die Laufkatze 101 wird durch ein in geeigneter Weise aufgebautes Servo-System nach einem vorberechneten Geschwindigkeitsmuster (z.B. Fig. 15) gesteuert, so daß sie sich innerhalb einer möglichst kurzen Zeit ünd derart zum Bestimmungsort bewegt, daß das Seil zu schwingen aufhört, wenn die Laufkatze am Bestimmungspunkt angelangt ist.14 shows a schematic model representation of a crane for the fifth embodiment of the arrangement described below is suitable. The crane moves a load by raising or lowering a rope 104, one of which Load 103 hangs down while a trolley 101 moves on a rail 102. The trolley 101 is controlled by a suitably constructed servo system a pre-calculated speed pattern (e.g. Fig. 15) so that they moves to the destination within the shortest possible time and in such a way that that the rope stops swinging when the trolley arrives at the destination point is.

Bei der Anordnung der Fig. 14 wird die Beziehung zwischen dem Pendelwinkel e und der Winkelgeschwindigkeit é der Pendelbewegung ausgedrückt durch e = Ae + by worin # 0 1 0 e , (g Q/Q o) , ( ° ) Darin sind 1 die Seillänge, i die Änderungsgeschwindigkeit der Seillänge, g die Erdbeschleunigung, die Beschleunigung der Laufkatze.In the arrangement of Fig. 14, the relationship between the pendulum angle e and the angular velocity é of the pendulum motion is expressed by e = Ae + by where # 0 1 0 e, (g Q / Q o), (°) Here 1 is the rope length, i the speed of change of the rope length, g the acceleration due to gravity, the acceleration of the trolley.

Löst man die obige Gleichung analytisch unter der Bedingung, daß 1 konstant ist, ist die Trajektorie der Lösung ein Kreis im Gegenuhrzeigersinn auf der Phasenebene von und # mit # gleich γ/g als Zentrum bildet (#=#g/l) . Unter Verwendung der Ergebnisse läßt sich das Geschwindigkeitsmuster der Fig. 15 errechnen und es kann eine Beziehung zwischen e und e/'> (Fig. 16) in jedem Abschnitt gefunden werden (s. "Control System for Suppressing the Swing of Crane for use in Yards", Preparatory Documents in the 22nd Society of Instrument and Control Engineers Academic Lectures, Seiten 533-534, 1983). Nach Fig. 16 wird in den Abschnitten (3) und (9) im Geschwindigkeitsmuster der Fig. 15 ein maximaler Pendelwinkel (emax = + Irl/g) beobachtet. In dieser Bedingung wird stillgesetzt.If one solves the above equation analytically under the condition that 1 is constant, the trajectory of the solution is a counterclockwise circle based on it of the phase plane of and # with # equal to γ / g as the center (# = # g / l). Under Using the results, the speed pattern of FIG. 15 can be calculated and there can be found a relationship between e and e / '> (Fig. 16) in each section (see "Control System for Suppressing the Swing of Crane for use in Yards", Preparatory Documents in the 22nd Society of Instrument and Control Engineers Academic Lectures, pp. 533-534, 1983). According to Fig. 16, in sections (3) and (9) in the speed pattern of Fig. 15 a maximum pendulum angle (emax = + Irl / g) observed. In this condition it is stopped.

Betrachtet man das dynamische Verhalten des Seil systems in den Abschnitten (3) und (9), so ergibt sich aus obiger Gleichung, daß das System durch die Seillänge 1 oder die Seillängenänderung nicht beeinflußt wird. D.h., in diesen Abschnitten geht die Trajektorie der Lösung für e selbst dann nicht über den Stillstandspunkt hinaus, wenn sich die Seillänge 1 ändert. Diese Bedingung wird als "ausgeglichener Schwingungszustand" bezeichnet. Wird daher das Seil im Abschnitt (3) eingeholt und im Abschnitt (9) ausgegeben, so kann die Last angehoben oder abgesenkt werden, während sich die Laufkatze zur Ausführung der Lastbewegung bewegt. Der ausgeglichene Schwingungszustand kann aus den beobachteten Ergebnissen von e oder e bestimmt werden.Looking at the dynamic behavior of the rope system in the sections (3) and (9), it follows from the above equation that the system is defined by the length of the rope 1 or the change in rope length is not influenced. That is, in these sections the trajectory of the solution for e does not even then go beyond the standstill point when the rope length 1 changes. This condition is called "Balanced." State of vibration ". If the rope is therefore hauled in in section (3) and output in section (9), the load can be raised or lowered while the trolley moves to perform the load movement. The balanced state of vibration can be determined from the observed results of e or e.

D.h. im ausgeglichenen Schwingungszustand gilt é = 0.That means é = 0 applies in the balanced oscillation state.

Ob der ausgeglichene Schwingungszustand im Abschnitt (3) oder (9) vorliegt, kann in Abhängigkeit vom positiven oder negativen Vorzeichen der Beschleunigung x der Laufkatze bestimmt werden. Die Grundregeln der Steuerung sind folgendermaßen: (I) Sind x > 0 und # = 0, so wird das Seil eingeholt.Whether the balanced vibration state in section (3) or (9) is present, depending on the positive or negative sign of the acceleration x of the trolley. The basic rules of control are as follows: (I) If x> 0 and # = 0, the rope is hauled in.

Die Einholgeschwindigkeit ist so eingestellt, daß das Seil zur Zeit tfa eine vorbestimmte Länge lm hat, wenn das Ende des Abschnittes (3) erreicht ist. The retrieval speed is set so that the rope at the time tfa has a predetermined length lm when the end of section (3) is reached.

(II) Sind k < 0 und e = o, so wird Seil ausgegeben.(II) If k <0 and e = o, then rope is output.

Die Ausgabegeschwindigkeit wird so eingestellt, daß das Seil zur Zeit tfd eine vorbestimmte Länge 1M hat, wenn das Ende des Abschnittes (9) erreicht ist. Ist es schwierig, die Winkelgeschwindigkeit # direkt zu messen, so wird e verwendet, das nach folgender Gleichung berechnet wird: ## = {# (tk) - # (tk-1)}/ #t ....(22) worin t = tk t k-1 Die Einhol- und Ausgabegeschwindigkeit werden in bestimmten Intervallen tK wiederholt eingestellt, so daß der geschätzte Fehler »1 der Seillänge schließlich gleich Null ist. Man geht mit folgender Gleichung vor: (I) Im Abschnitt (3): #l = {l(tk) + l(tk) (tfa - tk)} - lm ...(23) (II) Im Abschnitt (9): #l = {l(tk) + l(tk) (tfd - tk)} - lm ...(24) worin l(tk) die Seillänge zur Zeit tk und i(tk) die Änderungsgeschwindigkeit der Seillänge zur Zeit tk, d.h. die Einhol- oder Ausgabegeschwindigkeit sind. The output speed is adjusted so that the rope to Time tfd has a predetermined length 1M when it reaches the end of the section (9) is. If it is difficult to measure the angular velocity # directly, e is used, which is calculated according to the following equation: ## = {# (tk) - # (tk-1)} / #t .... (22) where t = tk t k-1 The retrieval and output speeds are set at certain intervals tK is set repeatedly so that the estimated error »1 of the rope length finally equals zero. The following equation is used: (I) In section (3): #l = {l (tk) + l (tk) (tfa - tk)} - lm ... (23) (II) In section (9): #l = {l (tk) + l (tk) (tfd - tk)} - lm ... (24) where l (tk) is the rope length at time tk and i (tk) is the rate of change of the rope length at time tk, i.e. the recovery or output speed.

Betrachtet man den Grundaufbau des Krans oder die Arbeitsumgebung, in der er verwendet wird, ist es schwierig, den Pendelwinkel des Seils oder seine Winkelgeschwindigkeit genau zu messen oder die Einhol- oder Ausgabegeschwindigkeit des Seils genau einzustellen. Es ist ferner schwierig, die Seillänge in jedem Moment genau zu messen oder sie aus der vorher eingeholten oder ausgegebenen Seillänge zu berechnen. Die zuvor erwähnten Werte é oderd8 und sind daher ebenfalls ungenau. Im folgenden wird daher ein Steuerverfahren zur Verarbeitung dieser Größen als Bewertungs- oder ungenaue bzw. Annäherungswerte beschrieben.If you look at the basic structure of the crane or the working environment, in which it is used it is difficult to determine the swing angle of the rope or its Measure angular speed accurately or the retrieval or output speed of the rope. It is also difficult to keep track of the pitch at any given moment to measure it precisely or from the rope length previously obtained or issued to calculate. The aforementioned values é or d8 and are therefore also inaccurate. In the following, a control method for processing these variables as evaluation or imprecise or approximate values are described.

Unter Anwendung von dB der Gleichung (22) statt e werden die als Bewertungswerte behandelten Werte de und bl ausgedrückt als e und dl. Das positive oder negative Vorzeichen von x kann leicht und klar in Abhängigkeit der Daten vom System zur Steuerung der Geschwindigkeit der Laufkatze bestimmt werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird daher im folgenden ein Fall betrachtet, daß das Seil im Abschnitt (3) eingeholt wird, wobei angenommen wird, daß das positive oder negative Vorzeichen von x bereits bestimmt wurde, d.h. der Beschleunigungs- oder Verzögerungsabschnitt bereits bestimmt wurde.Using dB of the equation (22) instead of e, the are used as evaluation values treated values de and bl expressed as e and dl. The positive or the negative The sign of x can be easily and clearly depending on the data from the control system the speed of the trolley can be determined. To simplify the description a case is therefore considered in the following that the rope is caught in section (3) assuming that the positive or negative sign of x is already has been determined, i.e. the acceleration or deceleration section has already been determined became.

Im Abschnitt (3) sind die zum Auf- oder Abwickeln des Seils notwendigen Bewertungs-Bestimmungsregeln in jedem Moment tk folgende: (i) Wenn = = VS und #1(0) = G, dann i(tk) = 0 (ii) Wenn## = VS und #l(0) = G, dann i(tk) = α (i+l) Wenn je = VS und #l(iα) = G, dann l(tk) = (n+l) Wenn be = VS und al(ns) = G, dann l(tk) = Darin sind: #1(iα) : #l (i = 0 bis n), wenn l(tk) = iα in Gleichung (23); 0' : Minimaler steuerbarer Betrag der Seilgeschwindigkeit i.In section (3) you will find the information required for winding or unwinding the rope Evaluation determination rules at each moment tk the following: (i) If = = VS and # 1 (0) = G, then i (tk) = 0 (ii) if ## = VS and #l (0) = G, then i (tk) = α (i + l) If each = VS and #l (iα) = G, then l (tk) = (n + l) If be = VS and al (ns) = G, then l (tk) = where: # 1 (iα): #l (i = 0 to n), if l (tk) = iα in equation (23); 0 ': Minimum controllable amount of the rope speed i.

Die Symbole VS und G bezeichnen Bewertungsvariablen mit der Bedeutung sehr klein" bzw. "gut"; sie werden durch die in Abschnitte unterteilten Funktionen pVS und pG für die Variablen gemäß Fig. 17(a) und 17(b) definiert.The symbols VS and G designate evaluation variables with the meaning very small "or" good "; they are made possible by the functions that are divided into sections pVS and pG are defined for the variables shown in Figures 17 (a) and 17 (b).

Die Symbole ## und #l bezeichnen ebenfalls Gewichtungswerte, die durch ähnliche, nicht gezeigte, in Abschnitte unterteilte Funktionen µ## und µ#l definiert werden können, Die Bewertungs-Herleitung wird durch Überprüfung der Bedingungen der oben erwähnten Regeln (1) bis (n) zu jedem Moment tk und durch Bestimmung von l(tk) ausgeführt, durch das der Wert µ1(##)#µ2(##)... (25) maximal wird, worin sind: Die Berechnung einer Gruppe von Produkten, µ1(##) = µVS # µ## ...(26) µ2(##) = µG # µ## ...(27) µ1(##) und µ2(#1) stellen das Maß dar, in dem ## und #1 VS bzw. G sind.The symbols ## and #l also denote weighting values, which are followed by similar functions µ ## and µ # l, which are divided into sections, are defined, not shown The evaluation derivation is made by checking the conditions of the above-mentioned rules (1) to (n) at each moment tk and by determining l (tk), through which the value µ1 (##) # µ2 (##) ... (25) becomes a maximum, where are: The calculation of a group of products, µ1 (##) = µVS # µ ## ... (26) µ2 (##) = µG # µ ## ... (27) µ1 (##) and µ2 (# 1) represent the dimension in which ## and # 1 VS and G are respectively.

Dasselbe gilt auch für den Abschnitt (9), wenn der Wert i(tk) mit negativem Vorzeichen und statt Gleichung (23) die Gleichung (24) verwendet wird.The same also applies to section (9) if the value i (tk) with negative sign and instead of equation (23), equation (24) is used.

Fig. 18 zeigt das Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Anordnung zum automatischen Betreiben und Steuern eines Kranes. Ein Prozessor 106 erhält Daten von einem Gerät 105, das die Lage und Geschwindigkeit der Laufkatze mißt und eine Operationsgröße berechnet, so daß dem Laufkatzen-Geschwindigkeitsmuster der Fig, 15 gefolgt wird. Er steuert ein Betätigungsglied, beispielsweise einen Elektromotor 107, der die Laufkatze beschleunigt oder abbremst. Dieses System ist ebenso wie das herkömmliche aufgebaut. Ein Prozessor 109 empfängt die Meßdaten von einer Seil-Pendelwinkel-Mbßeinrichtung 108 und bestimmt den Wert i(tk) durch Ausführung der Bewertungs-Herleitung unter Bezug auf die Daten der TJaufkatzenbeschleunigung, die vom Prozessor 106 des Systems zur Steuerung der Laufkatzengeschwindigkeit zugeführt werden.Fig. 18 shows the block diagram of a further embodiment of the Arrangement for the automatic operation and control of a crane. A processor 106 receives data from a device 105 indicating the location and speed of the trolley measures and calculates an operational quantity so that the trolley speed pattern 15 is followed. He controls an actuator, for example one Electric motor 107 which accelerates or decelerates the trolley. This system is just like the conventional one. A processor 109 receives the measurement data from a cable swing angle measuring device 108 and determines the value i (tk) by execution the evaluation derivation with reference to the data of the TJ trolley acceleration, provided by the trolley speed control system processor 106 will.

Daher wird ein Betätigungsglied zum Einholen/Ausgeben des Seils (z.B. ein Motor) 1010 entsprechend gesteuert. Mit dem Block 1011 ist schematisch der Kran bezeichnet.Therefore, an actuator for hauling in / out the rope (e.g. a motor) 1010 controlled accordingly. The crane is shown schematically with block 1011 designated.

Fig. 19 zeigt das Fließbild des vom Prozessor 109 der Fig. 18 ausgeführten Programms, wenn das Seil eingeholt und ausgegeben wird. Der Pendelwinkel #(tk) des Seils wird im Zeitmoment tk nach vorherbestimmten Zeitintervallen dt abgelesen und es wird die Pendel-Winkelgeschwindigkeit ##(tk) des Seils nach der Gleichung (22) berechnet.FIG. 19 shows the flow diagram of that executed by processor 109 of FIG Program when the rope is drawn in and paid out. The pendulum angle # (tk) des Seils is read at the instant tk after predetermined time intervals dt and it becomes the pendulum angular velocity ## (tk) of the rope according to equation (22) calculated.

Weiter wird aus der in diesem Moment eingeholten odc ausgegebenen Seillänge für diesen Moment die Seil länge l(tk) berechnet. Darauf wird in Abhängigkeit von den Daten für die Laufkatzenbeschleunigung vom Prozessor 106 des Systems zur Steuerung der Laufkatzenbeschleunigung der Fehler 1 der Seillänge für jedes 1 = #α , + ----, t no; (negatives Vorzeichen für den Beschleunigungsabschnitt) nach Gleichung (23) berechnet, wenn sich die Laufkatze im Beschleunigungsabschnitt befindet, oder nach Gleichung (24), wenn sich die Laufkatze im Bremsabschnz,tt befindet.The odc obtained at this moment is also output Rope length for this moment the rope length l (tk) is calculated. It will depend on it of the trolley acceleration data from the system processor 106 to the Control of the trolley acceleration the errors 1 of the rope length for each 1 = # α, + ----, t no; (negative sign for the acceleration section) calculated according to equation (23) when the trolley is in the acceleration section or according to equation (24), if the trolley is in the braking section, tt.

Darauf werden für jeden der berechneten Fehler dl die Grössen µ1(##) #) nach Gleichung (26) und dl) nach Gleichung (27) berechnet. In diesem Moment können die Funktionswerte auf der rechten Seite der beiden Gleichungen durch Exponentialfunktionsannäherung oder durch Faltl inienannäherung berechnet oder aus einer Tabelle abgelesen werden. Ferner kann die Gruppe der Produkte durch Wahl eines kleinere Wertes zwischen zwei Funktionswerten berechnet werden.For each of the calculated errors dl, the quantities µ1 (##) #) calculated according to equation (26) and dl) according to equation (27). At this moment you can the function values on the right hand side of the two equations by exponential function approximation or calculated by approximation of the fold line or read from a table. Furthermore, the group of products can be changed by choosing a smaller value between two Function values are calculated.

Weiter wird die Berechnung mit gewähltem kleinerem Wert nach Gleichung (25) für alle Seilgeschwindigkeiten i ausgeführt. Ein Maximalwert i wird als Operationsgröße i(tk) zum Betätigungsglied gesendet, das das Seil einholt oder ausgibt.The calculation with the selected smaller value is carried out according to the equation (25) carried out for all rope speeds i. A maximum value i is used as an operation quantity i (tk) sent to the actuator which will haul in or pay out the rope.

Im folgenden wird eine Steuerung zur Unterdrückung der Pendelbewegung des Seils beschrieben. Das Steuerprinzip besteht in der Wiederholung einer derartigen Operation, so daß die Seillänge vermindert wird, wenn der maximale Pendelwinkel der Pendelbewegung erreicht ist, und daß die Seillänge erhöht wird, wenn ein Pendelwinkel gleich Null, der niedrigste Punkt, erreicht ist. Fig. 20(a) zeigt schematisch den Mechanismus und Fis. 20(b) den vorgang, in dem die Pendelbewegung nach dem Mechanismus gede3mpit wird. Diese Operation entspricht der Ausbreitung einer Schwingung, wobei jedoch die Phase um 1800 geändert ist.The following is a control for suppressing the pendulum motion of the rope. The tax principle consists in the repetition of such a thing Operation so that the rope length is decreased when the maximum pendulum angle the pendulum motion is reached, and that the rope length is increased when a pendulum angle zero, the lowest point, is reached. Fig. 20 (a) shows schematically the Mechanism and Fis. 20 (b) the process of pendulum motion following the mechanism gede3mpit will. This operation is equivalent to the spread of a Vibration, however the phase is changed around 1800.

Diese Steuerung erfolgt vorzugsweise in dem Abschnitt ((6) in den Figuren 15 und 16), in dem der Pendelwinkel bei sich bewegender Laufkatze auf Null gehalten werden sollte. Selbst nachdem die Laufkatze stillgesetzt wurde, muß jedoch diese Operation ausgeführt oder fortgesetzt werden, um die aus der Rest-Pendelbewegunq des Seils resultierende Pendelbewegung zu unterdrücken.This control is preferably carried out in the section ((6) in the Figures 15 and 16), in which the pendulum angle with the moving trolley to zero should be kept. Even after the trolley has been shut down, however, must this operation can be carried out or continued in order to recover from the rest of the pendulum movement to suppress the resulting pendulum motion of the rope.

Daher können die Grundregeln der Steuerung wie folqt zusnmmcnqf-faßtr werden: (I) Wenn x = 0 und e = O: Aufwickeln des Seils, (II) Wenn x = 0 und e = O: Abwickeln des Seils.Therefore, the basic rules of control can be summarized as follows become: (I) if x = 0 and e = O: winding the rope, (II) if x = 0 and e = ○: Unwinding the rope.

Die Regelung nach diesen Regeln kann mit der in Fig. 18 gezeigten Regelanordnung ausgeführt werden. Wie bereits erwähnt, ist es jedoch schwierig, den Pendelwinkel des Seils und seine Winkelgeschwindigkeit genau zu messen.The regulation according to these rules can be carried out with that shown in FIG Control arrangement are carried out. However, as mentioned earlier, it is difficult accurately measure the swing angle of the rope and its angular velocity.

Darüberhinaus erfordert das oben erwähnte Prinzip der Dämpfung keine strickte Erfüllung der Bedingungen der beiden Regeln. Es wird daher im folgenden auch der Fall beschrieben, in dem die Bewertungsregelung ausgeführt wird.In addition, the above-mentioned principle of damping does not require any strict fulfillment of the conditions of the two rules. It will therefore be used in the following also describes the case in which the evaluation rule is carried out.

Die oben erwähnten Regeln lassen sich nach den Regeln der Bewertungsschätzung oder Annäherungsschätzung ausdrücken: (i) Wenn x = VS und e = vs, dann 1 = -s (ii) Wenn x = VS und e = vs, dann i = (iii) Wenn x = NVS, dann i = 0.The rules mentioned above can be traced to the rules of valuation estimation or express approximation estimate: (i) If x = VS and e = vs, then 1 = -s (ii) If x = VS and e = vs, then i = (iii) If x = NVS, then i = 0.

Die Symbole VS und NVS (nicht sehr klein) stellen Bewertungsvariablen dar, wobei VS als Funktion pVS für Variablen gemäß Fig. 17 und UNVS als 1 - VS bestimmt wird.The symbols VS and NVS (not very small) represent evaluation variables where VS is determined as a function pVS for variables according to FIG. 17 and UNVS as 1 - VS will.

Läßt sich die Winkelgeschwindigkeit e nicht direkt mesen, so kanne von Gleichung (22) benutzt werden.If the angular velocity e cannot be measured directly, then it can of equation (22) can be used.

Die Bewertungsherleitung erfüllt die Regel des größten Wahrheitswertes unter den Regeln (i) bis (iv), für die die Wahrheitswerte gefunden werden. D.h. es werden für die Regeln (i) bis (iv) folgende Berechnungen ausgeführt: (i') µVS (x) # µVS (#) (ii') µVS (x) # µVS (#) ...(28) (iii') µNVS (iv') µNVS (#) # µNVS (#) und es wird ein durch eine Regel mit dem größten Wert bestimmter Wert i gewählt.The evaluation derivation satisfies the rule of the greatest truth value among rules (i) to (iv) for which the truth values are found. This means that the following calculations are carried out for rules (i) to (iv): (i ') µVS (x) # µVS (#) (ii ') µVS (x) # µVS (#) ... (28) (iii ') µNVS (iv ') µNVS (#) # µNVS (#) and a value i determined by a rule with the largest value is chosen.

Die obige Steuerung kann nach dem Programm der Fig 21 auch mit der Steueranordnung der Fig. 18 ausgeführt werden. Der Prozessor 109 lieste(t) und e(tk) ab, die durch die Seil-Pendelwinkel-Meßeinrichtung 108 (oder e(tk) wird berechnet) sowie vom Prozessor 106 x(tk) zu vorbestimmten Zeitpunkten k in vorbestimmten Intervallen #t geliefert werden.The above control can also be carried out according to the program of FIG The control arrangement of Fig. 18 can be carried out. The processor 109 lieste (t) and e (tk) ab, which is calculated by the rope pendulum angle measuring device 108 (or e (tk)) and from the processor 106 x (tk) at predetermined times k at predetermined intervals #t be delivered.

Der Prozessor 109 führt dann die Bewertungsherleitung aus, d.h.The processor 109 then performs the scoring derivation, i.

er berechnet eine Gruppe von Produkten oder wählt einen Minimalwert nach Gleichung (28) aus und bestimmt l(t@), wodurch das Betätigungsglied 1010 gesteuert wird, das das Seil einholt oder ausgibt.he calculates a group of products or chooses a minimum value according to equation (28) and determines l (t @), whereby the actuator 1010 is controlled that hauls in or surrenders the rope.

Bei der beschriebenen Anordnung sind die Prozessoren 106 und 109 als getrennte Einheiten beschrieben und dargestellt. Sie können jedoch auch durch einen einzigen Prozessor ersetzt werden.In the arrangement described, processors 106 and 109 are as separate units described and illustrated. However, you can also use a single processor to be replaced.

nci der beschriebenen fünften und sechsten Ausführungsform der Erfindung wird bei laufender Laufkatze die Sei]-länge derart gesteuert, daß die Last als Teil der Lastbewegung angehoben oder abgesenkt wird. Ferner können unerwartete Pendel bewegungen des Seils verhindert werden, die oft bei laufender Laufkatze entstehen. Demzufolge läßt sich die Effizienz der Lastbewegung beträchtlich verbessern.nci of the fifth and sixth embodiment of the invention described the side length is controlled with the trolley running in such a way that the load as part the load movement is raised or lowered. It can also cause unexpected pendulums movements of the rope, which often occur when the trolley is running, can be prevented. As a result, the load moving efficiency can be improved considerably.

Claims

Method and arrangement for the automatic control of a crane Claims: 1. A method for the automatic control of a crane with a trolley (11), a from the trolley (11) hanging rope (12) and control devices the movement of the trolley (11), thereby g e -k e n n n z e i h n e t that a Parameter is obtained which represents the controlled result of the trolley system, that a parameter is obtained which represents the controlled result of the rope system, that at least one parameter is estimated or precalculated that the controlled Represents the result when a control command value of the control device is dependent is changed from the parameters obtained, and that from the estimated result a target control command is determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the estimated result is determined as the valuation word at each moment and the Target control command is determined as a function of the estimate.

3. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the parameter representing the controlled result of the trolley system is the Trolley speed and that representing the controlled result of the rope system Parameters contain the swing angle of the rope.

4. The method according to claim 1, characterized in that g e k c n n -z e i ch n e t that the parameters representing the controlled result are given as weighting values will.

5. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that generation rules to determine the estimated result based on of the evaluation value index and for determining a target control command on the basis this index can be used.

6. The method according to claim 4, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the trolley (11) and rope (12) are controlled so that they are accordingly move in a predetermined pattern.

7. Procedure for the automatic control of the rope length of a crane, with an actuator (107) for adjusting the trolley speed, an actuator (1010) for adjusting the length of the rope, and with a automatic control mechanism (106, 109) for controlling the two actuators (107, 1010), in that the actuator (1010) to adjust the rope length is controlled when it is determined that the running condition the trolley and the pendulum state of the rope form a predetermined relationship.

8. The method according to claim 7, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the actuator (1010) while maintaining a predetermined time interval is controlled so that the rope is wound and unwound when it is determined that the angular pendulum speed of the rope is within a zero range predetermined range while the trolley accelerates or decelerates will.

9. The method according to claim 7, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the actuator (1010) while maintaining a predetermined time interval is controlled so that the rope is wound and unwound when it is determined that either the swing angle of the rope or the angular velocity of the rope is within a predetermined range including zero during acceleration of the trolley is within a predetermined range comprising zero.

10. The method according to claims 7 to 9, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the determination and the control command on the basis of the evaluation derivation are issued.

11. Arrangement for the automatic control of a crane with a trolley (11), a rope (12) hanging down from the trolley (11) and devices for Controlling the movement of the trolley (11) by means of devices for measuring the speed of the trolley (11), by means of calculation the acceleration of the trolley out of speed, through facilities for Measurement of the swing angle of the rope and its angular speed, by means of devices to estimate the Speed of the trolley and / or the swing angle of the rope on the basis of the measured results and the calculated result, when the present control command is changed, and by means of determination an optimal control command value based on the estimated result.

12. The arrangement according to claim 11, g e k e n n z e i c h -n e t through Devices for determining the speed and acceleration of the trolley (11) and the pendulum angle and the angular speed of the rope (12) as weighting values.

13. The arrangement according to claim 11, g e k e n n z e i c h -n e t through Means to determine the estimated result based on the index the evaluation values, and for determining an optimal control command value.